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한
해가 끝나간다.
신년에 세웠던 목표 달성 여부를 점검할 때다.
‘다이어트’에 실패한 사람이 있다면 핑계인 동시에 어쩌면 참담한 현실이 될 수 있는 연구 결과가 나왔다.
스위스 취리히 연방공대 연구진은 우리 몸이 ‘비만의 기억’을 간직하는 이유를 분자 수준에서 분석하고, 그 연구결과를 국제학술지 ‘네이처(Nature)’ 11월 18일 자에 발표했다.
지독한 비만의 추억
다이어트에
성공한 사람은 상종도 하지 말라는 말이 있다.
그만큼 독한 마음이 필요하다.
통계에 따르면 식이 요법을 통한 체중 조절 실패율은 무려 60~90%에 달한다.
다이어트 시도와 실패를 반복하게 되면 체중은 더욱 증가하는데, 이를 요요현상이라고 한다.
몸은
자기 체중을 기억한다.
에너지 공급량(식사량)과 소비량(활동량)이 어느 정도 변해도 일정한 체중을 유지하려 한다.
식이조절을 위해 식사량을 줄이면, 몸은 에너지 소비량을 줄여 에너지 고갈을 막는다.
이때, 어느 정도 다이어트에 성공했다고 여기고 평소 식사로 돌아오면 에너지 과잉 상태로 변하고, 남아도는 에너지를 체지방 형태로 바꾼다.
즉, 살이 다시 찐다.
이처럼 신체가 체중 변화가 있을 때 항상성을 유지하기 위해 ‘비만 기억’을 유지한다고는 이미 알려져 있었다.
하지만 비만 기억의 분자 수준의 메커니즘은
밝혀지지 않았다.
비만의 추억은 지방 세포에 새겨진다
페르디난도
본-메이옌 스위스 취리히 연방공대 교수팀은 요요의 근본적 원인을 찾기 위한 새로운 실험을 설계했다.
우선, 연구진은 비만 생쥐와 다이어트를 통해 체중을 줄인 생쥐의 지방 세포를 비교 분석하는 실험을 진행했다.
6주령의 생쥐에게 고지방 식단을 제공해 비만하게 만든 뒤, 이후 저지방 식단으로 다이어트를 시켰다.
다이어트한 생쥐는 표준 사료 식단으로 전환한 뒤 4~8주 만에 체중이 원래대로 돌아왔다.
지방 세포의 유전적 분석 결과, 비만할 때 생긴 유전적 변화가 체중 감량 후에도 유지됐다.
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인간
세포 실험에서도 유사한 결과를 보였다.
연구진은 비만하지 않은 18명의 지방 세포, 위 축소술·우회술 등으로 체질량지수를 25% 이상 감량한 20명의 수술 전과 후의 지방 세포에서 RNA 염기 서열을 비교했다.
그 결과, 한번 비만을 경험했던 사람의 세포는 체중 감량 후에도 비만 상태에서 나타나는 일부 유전자 발현 상태가 체중 감량 후에도 유지됐다.
수술 후 2년이나 지난 시점이었지만, 지방 세포의 상태는 비만일 때와 유사했다는 것이다.
본-메이옌
교수는 “비만으로 인해 지방 세포에 새겨진 유전적 표지는 다이어트 후에도 유지되고, 표지를 가진 생쥐는 다시 고지방 식단을 섭취했을 때 더 빨리 체중을 회복한다”며 “비만은 지방 세포 핵에서 후성유전적 변화를 초래한다는 것을 규명한 것”이라고 설명했다.
기억은 얼마나 오래 유지되나
그렇다면
비만의 기억은 평생 유지되는 걸까. 부모로부터 물려받는 유전자와 달리 후성유전학적 변화는 환경적 요인, 식습관 등에 의해 바뀔 수 있다.
다만, 짧게는 수년 길게는 수십 년 동안 이 변화가 유지된다.
이번 연구에서 연구진은 지방 세포가 비만의 기억을 얼마나 오래 간직하는 지에 대해서 조사하지는 않았다.
다만, 지방 세포는 비교적 수명이 길고, 평균적으로 우리 몸이 기존 세포를 새로운 세포로 대체하는 데까지는 약 10년이 걸린다는 점을 고려하면 단기간에 비만의 기억을 없애기는 쉽지 않다.
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이번
연구는 지방 세포가 비만에 대한 후성유전적 기억을 가지고 있다는 것을 처음으로 보여줬다는 의미가 있다.
연구진은 기억을 간직하는 세포가 지방 세포가 유일할 것이라고는 생각하지 않는다고 덧붙였다.
향후 뇌, 혈관 그리고 기타 장기의 세포도 비만을 기억하는지 등을 규명하는 후속 연구를 진행할 계획이다.
제1저자인
라우라 힌테 스위스 취리히 연방공대 박사는 “현재의 약물로는 세포에 새겨진 후성유전적 표지를 지우는 것은 불가능하지만, 미래에는 가능해질 수 있다”며 “처음부터 과체중이 되지 않도록 예방하는 것이 요요 현상을 극복하는 가장 직관적인 방법”이라고 말했다.
반려견의 ‘물 털기’ 행동의 이유?C-섬유 저역치 기계수용체(C-LTMR)가 불쾌한 감각을 포착하여 유발
개들은 왜 요란하게 몸을 털어 물기를 제거할까
털 많은 반려동물을 씻기면서‘물벼락’을 경험하지 않은 사람은 없을 것이다.몸에 물이 닿으면 요란하게 몸을 털어 물기를 제거하는 그들 특유의 행동 때문이다.지금까지 본능으로 알려져 훈련으로도 통제되지 않는 이 행동에 대한 새로운 연구결과가 국제 학술지‘사이언스(Science)’에 발표됐다.다웨이 장(Dawei Zhang)미국 하버드의대 교수와 휴즈의학연구소 연구팀은 동물이 몸을 털어 물기를 제거하는 행동을 유발하는 특정 감각수용체와 신경세포 경로를 찾았다고 밝혔다.
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몸을 터는 행동은‘불편함’을 털어내는 본능
몸을 터는 반사행동은 쥐,고양이,개,사자,곰 등 털이 많은 포유류에서 자주 포착된다.몸에 물뿐만 아니라 기생충,흙 등을 털어낼 때도 몸을 세차게 흔드는 행동을 보인다.이들의 피부에는12개 이상의 감각 뉴런이 있는데,이것이 감각을 감지하는 과정에서‘불편함’이 느껴질 때 몸을 터는 것으로 알려져 있다.하지만 지금까지 이 행동이 어떤 뉴런에서 기인하는지에 대한 신경학적 메커니즘이 밝혀진 바는 없다.
‘몸 털기’에만 적용되는 감각 수용체
하버드의대 휴즈의학연구소 연구팀은 이 과정을 밝히기 위해 촉감 감지 수용체C-LTMR의 경로를 분석했다.연구의 초점인C-섬유 저역치 기계수용체(C-Low Threshold Mechanoreceptors, C-LTMR)는 피부에 위치하며 미세한 자극을 감지하는 초민감 센서다.사람의 경우 부드러운 촉각(예:쓰다듬기)을 감지하지만,동물에게는 외부 자극(물기,기생충,이물질)을 감지해 이를 제거하려는 행동을 유도하는 것으로 알려져 있다.
연구팀은 행동실험을 위해 우선 쥐의 목 부위 털에 해바라기유 한 방울을 떨어뜨려 인위적인 자극을 주었다.정상적인 쥐의 대부분은10초 이내에 몸을 흔들어 기름을 제거했으나, C-LTMR이 비활성화한 쥐들은 몸을 흔드는 행동이50%가량 감소한 것으로 나타났다.
이어 광유전학(optogenetics)을 통해C-LTMR이 전달하는 신호의 경로를 조사했다. C-LTMR의 신호가 척수의 신경세포를 거쳐 뇌의 팔곁핵으로 전달되는 신경 경로를 확인하는 실험이다.팔곁핵(parabrachial nucleus)은 공포나 불안 반응에 필요한 여러 유해자극을 인식하여 공포 네트워크를 구성하는 뇌 영역으로 정보를 투사하는 역할을 수행한다.
실험에서 이 경로를 차단한 쥐들은 몸을 흔드는 행동이58%이상 감소한 것으로 나타났다.하지만 몸에 이물질이 묻어 불쾌감을 느낀 개체들은‘몸 털기’대신 벽이나 바닥에‘몸 긁기’행동은 유지했다.연구진은 이는 해당 신경 경로가 이러한 행동을 조절하는 데 핵심적인 역할을 한다는 증거라고 밝혔다.
연구진은 신경 경로를 보다 정확히 파악하기 위해 뇌와 척수의 신경세포 활동을 전기생리학적 기법을 통해 측정했다.그 결과 액체에 의해 젖은 자극을 받은 쥐들의C-LTMR이 활성화되면 척수의 감각신경과 연결과 뉴런이 동시다발적으로 반응했다.이 신호는 뇌간의 팔곁핵으로 전송되어 행동을 유발하는 명령을 내리는 것으로 밝혀졌다.
피부와 감각신경 연구로 확장?
장 교수는‘젖은 개 흔들기(Wet dog shakes, WDS)’의 메커니즘을 밝히면서, “C-LTMR이 활성화된 쥐는 부드럽고 지속적인 촉각 자극을 받을 때는 긍정적인 반응을 보였다,”고 연구결과를 정리했다.또한, C-LTMR가 억제된 쥐는 사회적 상호작용 시간이 줄어들고 다른 쥐와의 접촉 빈도가 감소했다는 부가 결과를 덧붙였다.즉C-LTMR는 단순한 감각 수용체를 넘어 감정적 접촉과 사회적 행동을 조절하는 데 핵심적인 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다.
한편,연구진은 이 실험이 향후 인간의 피부와 감각신경 연구로 확장될 가능성이 있다고 논문을 통해 말했다.특히C-LTMR이 인간에게도 가려움증이나 기타 피부 관련 불편증에 관여할 가능성이 있기 때문이라고 설명했다.
사랑의 과학: 뇌 속에서 일어나는 중독과 같은 메커니즘관계 치료와 상담, 정신 건강 관리, 그리고 사회적 인식 변화 측면에서 중요한 시사점을 제공하는 연구 결과
마약 중독과 유사한 패턴을 보이는 감정, ‘사랑’
최근 신경과학 연구에 따르면, ‘사랑’이라는 감정이 우리 뇌에서 일으키는 반응은 마약 중독과 그 패턴이 유사함이 밝혀졌다.
즉, 우리가 흔히 '사랑에 빠졌다'는 표현을 사용하는 것은 단순 비유가 아닌, 실제 과학적 현상임을 입증하는 결과인 것이다.
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핀란드 알토 대학교의 페르틸리 린네 박사 연구팀은 fMRI를 활용한 뇌 영상 분석으로 사랑에 빠진 사람들의 뇌에서 일어나는 활동이 마약 중독환자들의 뇌 활동과 놀랍도록 유사한 패턴을 보인다는 사실을 발견했다.
연구팀은 특히 도파민과 관련된 보상 체계가 활성화되는 양상이 거의 동일하다는 점에 주목하고 있다.
연구팀은 연인 관계에 있는 참가자들과 최근 이별을 경험한 사람들의 뇌 활동을 비교 분석했다.
그 결과, 사랑하는 사람의 사진을 볼 때 활성화되는 뇌 영역이 마약 중독자가 중독 물질을 접했을 때 반응하는 영역과 거의 일치한다는 사실을 확인했다.
마약 중독자의 금단 현상과 유사한 패턴을 보이는 ‘이별의 고통’
주목할 만한 점은 이별 후 겪는 고통의 메커니즘이다.
연구진은 사랑하는 사람과의 이별이 마약 중독자의 금단 현상과 매우 유사한 신경학적 반응을 일으킨다는 사실을 발견했다.
이는 왜 많은 사람들이 이별 후 심각한 신체적, 정신적 고통을 겪는지를 과학적으로 설명해 준다.
이별 후 경험하는 증상으로는 심각한 불면증과 식욕 부진, 극심한 불안과 우울감, 신체적 통증과 피로감, 집중력 저하와 일상생활의 어려움 등이 있다.
이러한 증상들은 마약 중독자들이 금단 현상으로 겪는 증상들과 매우 유사한 양상을 보인다.
연구진은 이러한 중독과 유사한 메커니즘이 진화 과정에서 인류의 생존과 번영을 위해 발달했을 것으로 추정한다.
강력한 유대감과 애착은 부모가 자녀를 양육하고, 커플이 장기적인 관계를 유지하는 데 필수적인 요소이기 때문이다.
즉, 사랑이 중독과 유사한 특성을 보이는 것은 우연이 아니며, 이는 종의 생존과 번영을 위해 진화적으로 발달된 적응 메커니즘일 가능성이 높은 셈이다.
연구가 시사하는 바
사랑의 신경학적 메커니즘에 대한 이해는 단순히 과학적 호기심을 충족시키는 것을 넘어, 현대 사회에서 중요한 함의를 가진다.
특히 관계 치료와 상담, 정신 건강 관리, 그리고 사회적 인식 변화 측면에서 중요한 시사점을 제공한다.
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연구 결과를 통해 이별 후 회복 과정에 대한 과학적 접근이 가능해지고, 중독 치료 방법론의 응용 가능성이 제시될 수 있으며, 실연으로 인한 우울증의 의학적 이해도가 높아질 수 있다.
또한, 실연의 고통을 단순한 감정적 문제가 아닌 신체 메커니즘 관점으로 이해함으로써 더 나은 지원과 치료 시스템 구축이 필요하다는 반증도 될 수 있다.
이는 단순히 흥미로운 과학적 발견을 넘어, 관계의 형성과 상실, 회복에 대한 새로운 관점을 제시하며, 더 나은 정신 건강 관리와 관계 치료를 위한 토대를 마련해 준다.
물론 후속 연구의 필요성 또한 제기된다.
특히 사랑의 신경학적 메커니즘과 개인차 연구, 건강한 애착 형성을 위한 과학적 접근법 개발, 이별 후 회복을 돕는 새로운 치료법 연구, 사랑과 중독의 차이점에 대한 더 깊은 이해 등이 필요하다.
연구진은 이러한 연구 결과를 바탕으로 이별 후 회복을 위한 과학적 접근과 건강한 관계 형성을 위한 조언을 제시한다.
또한, 규칙적인 운동과 충분한 수면, 사회적 지지 시스템 구축, 필요한 경우 전문가의 도움 요청 등이 추가적으로 필요하다.